(57)【要約】【課題】封止部に生じるクラックによる気密容器のリーク不良を防止するとともに、製造条件の設定が容易で、かつ、コストアップが少ない高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供する。【解決手段】高圧放電ランプは、内容積０．１ｃｃ以下の包囲部１ａおよびその両端から延在する一対の封止部１ａ１、１ａ１を備えた気密容器１と、封止部１ａ１の内部に気密に埋設されるとともに、少なくとも一方において包囲部１ａ側に位置する一端の端面に凸円弧状部分２ａが形成されている一対の封着金属箔２、２と、基端が封着金属箔２の一端部に溶接され、先端が気密容器１の放電空間１ｃに電極間距離５ｍｍ以下で臨む一対の電極１ｂ、１ｂと、先端が封着金属箔２の他端部に溶接された一対の電流導入導体と、２５℃において１気圧以上のＸｅを含み、気密容器１の放電空間１ｃ内に封入された放電媒体と、を具備している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内容積が０．１ｃｃ以下の放電空間が形成された包囲部および包囲部の両端から延在する一対の封止部を備えた耐火性で透光性の気密容器と；
気密容器における一対の封止部の内部に気密に埋設されるとともに、少なくとも一方において包囲部側に位置する一端の端面に凸円弧状部分が形成されている一対の封着金属箔と；
基端が封着金属箔の一端部に溶接されるとともに、先端が気密容器の放電空間に電極間距離５ｍｍ以下で臨むように放電空間の両端に離間対向して配設された一対の電極と；
先端が封着金属箔の他端部に溶接されるとともに基端が気密容器の外部へ導出された一対の電流導入導体と；
２５℃において１気圧以上のＸｅを含み、気密容器の放電空間内に封入された放電媒体と；
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
内容積が０．１ｃｃ以下の放電空間が形成された包囲部および包囲部の両端から延在する一対の封止部を備えた耐火性で透光性の気密容器と；
気密容器における一対の封止部の内部に気密に埋設されるとともに、少なくとも一方において包囲部側の一端に肉薄部を有する一対の封着金属箔と；
基端が封着金属箔の一端部に溶接されるとともに、先端が気密容器の放電空間に電極間距離５ｍｍ以下で臨むように放電空間の両端に離間対向して配設された一対の電極と；
先端が封着金属箔の他端部に溶接されるとともに基端が気密容器の外部へ導出された一対の電流導入導体と；
気密容器の放電空間内に封入された放電媒体と；
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項３】
照明装置本体と；
照明装置本体に配設された請求項１または２記載の高圧放電ランプと；
高圧放電ランプを点灯する点灯回路と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
相対向する一対の電極を備えた発光管内に希ガス、発光金属のハロゲン化物および水銀を封入したメタルハライドランプと呼称される高圧放電ランプは、比較的高効率で、高演色性であるため広く使用されている。自動車の前照灯用においても、高圧放電ランプの使用が普及してきている。自動車の前照灯用を含めて、現在実用されている高圧放電ランプは、水銀を必須としている。なお、自動車の前照灯用の高圧放電ランプの仕様においては、約２〜１５ｍｇの水銀の封入が不可欠とされている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、環境問題が深刻化してきている現在、照明分野においても、環境負荷が大きい水銀をランプから減少させ、さらに廃絶することは非常に重要なことと考えられている。
【０００４】
この課題に対して、高圧放電ランプにおいても、水銀を用いないための提案が既にいくつかなされている（例えば特許文献２参照。）。特許文献２においては、水銀に代えてＺｎＩ２などの蒸気圧の高い物質を発光物質のハロゲン化物、例えばＳｃＩ３−ＮａＩに加えて封入することにより、水銀入りランプと同等の電気特性と発光特性が得られている。
【０００５】
ところで、自動車前照灯用の高圧放電ランプの場合、電源投入と同時に所定値以上の発光を行う必要があるため、特許文献１のように水銀を封入している高圧放電ランプ（以下、便宜上「水銀入りランプ」という。）および例えば特許文献２記載のように水銀を含まない高圧放電ランプ（以下、便宜上「水銀フリーランプ」という。）のいずれにおいても、光束立ち上がりを早めるべく、点灯直後に安定時の２倍以上のランプ電流を短時間通流させ、その後徐々に低減して安定時のランプ電流に落ち着くように制御する。加えて、水銀フリーランプにおいては、蒸気圧の非常に高い水銀を封入していないために、水銀入りランプにおけるよりさらに光束立ち上がりが遅くなるので、これを水銀入りランプと同等程度まで早めるためには、点灯直後に安定時の３倍以上のランプ電流を、しかも数秒間にわたって継続して通流させ、その後徐々に低減して安定時のランプ電流に落ち着くように制御する必要がある。
【０００６】
また、金属ハロゲン化物の蒸気圧を所要に維持するために、気密容器の安定点灯中の外面温度を５００℃以上に維持するべく気密容器を外管で包囲している。
【０００７】
一方、高圧放電ランプにおいて、一般に電極は、その基端を封止部内に気密に埋設された封着金属箔の一端に溶接している。さらに、封着金属箔の他端には、電流導入導体の先端部を溶接していて、電流導入導体および封着金属箔を経由して点灯回路から電極へランプ電流を供給するように構成されている。
【０００８】
ところが、自動車前照灯用の高圧放電ランプにおいては、上述したように点灯直後に安定点灯時に比べて非常に大きなランプ電流を通流させるために、気密容器の封止部にクラックが発生しやすいという問題がある。この問題は、点灯直後のランプ電流が水銀入りランプより大きくて、しかも長い時間にわたり流れるために、水銀フリーランプにおいて特に顕著である。
【０００９】
上記の問題の対策として、封止管部に埋設されている電極軸の適宜な範囲にコイルを巻き付け、このコイルで緩衝して封止部へのクラック発生を防止しようとすることが知られている（特許文献３参照。）。
【００１０】
また、封止管部に埋設されている電極軸を取り囲み軸方向に延びる境界クラックからなる残留圧縮歪層を形成することも知られている（特許文献４参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平２−７３４７号公報
【特許文献２】
特開平１１−２３８４８８号公報
【特許文献３】
特開平１０−２２３１７５号公報
【特許文献４】
特開２００１−１５０６７号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献３および４による対策ではコストアップや製造条件の管理が非上に難しい問題がある。
【００１２】
本発明は、一般的には封止部に生じるクラックによる気密容器のリーク不良を防止するとともに、製造条件の設定が容易で、かつ、コストアップが少ない高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の高圧放電ランプは、内容積が０．１ｃｃ以下の放電空間が形成された包囲部および包囲部の両端から延在する一対の封止部を備えた耐火性で透光性の気密容器と；気密容器における一対の封止部の内部に気密に埋設されるとともに、少なくとも一方において包囲部側に位置する一端の端面に凸円弧状部分が形成されている一対の封着金属箔と；基端が封着金属箔の一端部に溶接されるとともに、先端が気密容器の放電空間に電極間距離５ｍｍ以下で臨むように放電空間の両端に離間対向して配設された一対の電極と；先端が封着金属箔の他端部に溶接されるとともに基端が気密容器の外部へ導出された一対の電流導入導体と；２５℃において１気圧以上のＸｅを含み、気密容器の放電空間内に封入された放電媒体と；を具備していることを特徴としている。
【００１４】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１５】
＜気密容器について＞    気密容器は、包囲部および一対の封止部を備えて構成されていて、耐火性で透光性である。「耐火性」とは、放電ランプの通常の作動温度に十分耐える意味である。したがって、気密容器は、耐火性を備える材料であり、放電によって発生した所望波長域の可視光を外部に導出することができ、かつ、電極および電流導入導体を溶接した封着金属箔を封止部内内に気密に埋設して封止できでれば、どのようなもので作られていてもよい。しかし、好適には石英ガラスからなる。なお、必要に応じて、気密容器の内面に耐ハロゲン性または耐ハロゲン化物性の透明性被膜を形成するか、気密容器の内面を改質することが許容される。
【００１６】
また、気密容器の包囲部は、その内部に適当な形状をなした放電空間、例えば自動車前照灯用の高圧放電ランプにおいては細長い放電空間が形成されている。なお、細長い放電空間としては、例えば自動車前照灯用の高圧放電ランプにおいては放電空間を円柱状にすることができる。これにより、アークが水平点灯においては上方へ湾曲しようとするために、放電容器の上側の内面に接近するので、放電容器の上部の温度上昇が早くなる。なお、自動車前照灯用の高圧放電ランプの場合、包囲部の最大内径は、好適には１．５ｍｍ以上である。
【００１７】
さらに、包囲部は、その肉厚を比較的大きくすることができる。すなわち、電極間距離のほぼ中央部の肉厚をその両側の肉厚より大きくすることができる。これにより、気密容器の伝熱が良好になって気密容器内部の放電空間の下部および側部内面に付着している液状をなした膜状の放電媒体の温度上昇が早まるために、光束立ち上がりが早くなる。
【００１８】
一対の封止部は、気密容器の包囲部の両端から一体的に延在し、一般的には細長く形成されている。そして、その内部に後述する封着金属箔を気密に埋設するとともに、電極を支持し、かつ、電流導入導体を内部に導入させる。
【００１９】
＜封着金属箔について＞    封着金属箔は、気密容器の内部を封止部で気密に封止する際にこれに協働するとともに、外部からのランプ電流の導入を仲介する。このために封着金属箔は、気密容器の封止部と熱膨張率が接近した熱膨張率を有するとともに、比較的大きな導電率を有する耐火性の導電材料からなり、封止部が石英ガラスからなる場合、モリブデンＭｏが好適である。また、封着金属箔は、その肉厚が一般的には１０〜３０μｍ程度、自動車前照灯用のメタルハライドランプのようにランプ電力６０Ｗ以下の小形の高圧放電ランプにおいて好適には２０〜２５μｍ程度である。
【００２０】
また、封着金属箔は、少なくともその一方において、放電容器の包囲部側すなわち後述する電極の基端が溶接される側に位置する一端の端面に凸円弧状部分が形成されている。なお、「凸円弧状部分」とは、封着金属箔の一端において肩の部分が丸くなっているように見える部分をいい、当該部分は一つの円弧により形成されているだけでなく、複数の円弧により形成されていてもよく、さらには楕円をなしていたり、一端の端面の中央部が直線状をなし、両肩部が円弧状をなしていたりしていてもよい。
【００２１】
さらに、封着金属箔と電極および電流導入導体との溶接手段は、レーザ溶接およびブレージング材なしの抵抗溶接のいずれであってもよい。封着金属箔の結晶構造を上記のように構成するための手段は特段限定されない。レーザ溶接の場合には、例えばレーザの出力、照射位置パターンまたは照射繰り返しパターンなどを適宜調整することで本発明の構成を実現することができる。また、ブレージング材なしの抵抗溶接の場合、溶接電極の形状、押圧分布、平面性または電流制御などにより本発明の構成を実現することができる。
【００２２】
＜一対の電極について＞    一対の電極は、気密容器の両端内部に離間対向して封装される。なお、自動車前照灯用の高圧放電ランプの場合、電極間距離が５ｍｍ以下に設定するのが望ましい。また、電極の軸径は０．４ｍｍ以下で、かつ、電極間距離は５ｍｍ以下が望ましい。
【００２３】
なお、電極は、交流および直流のいずれで作動するように構成してもよい。交流で作動する場合、一対の電極は同一構造とする。また、自動車前照灯用の高圧放電ランプの場合、電極の先端部の周囲にテーパ面を形成するなどにより先端面を狭めることにより、陰極輝点を安定させて明るさのちらつきを抑制することができる。直流で作動する場合、一般に陽極は温度上昇が激しいから、先端部近傍に径大部を形成すれば、放熱面積を大きくすることができるとともに、頻繁な点滅に対応することができる。これに対して、陰極は必ずしも径大部を形成する必要がない。
【００２４】
＜電流導入導体について＞    電流導入導体は、例えばモリブデンなどの導電体からなり、先端が気密容器の封止部内において封着金属箔の他端に溶接され、基端が封止部から外部へ露出する。
【００２５】
＜放電媒体について＞    本発明において、放電媒体は、少なくとも２５℃において１気圧以上のＸｅを含んでいて、放電空間内に封入されていればよく、Ｘｅ以外の物質を含んでいることを許容する。したがって、放電媒体は、一般的には安定点灯状態における主発光物質が金属蒸気およびガスのいずれであってもよい。発光金属の金属蒸気源として単体の発光金属、例えば水銀またはその他の発光金属のハロゲン化物を封入することができる。また、発光金属に加えてランプ電圧形成物質として水銀や蒸気圧が比較的高い金属のハロゲン化物を封入することができる。さらに、上記に加えて始動ガスおよび緩衝ガスとして希ガスを用いることができる。
【００２６】
次に、本発明の高圧放電ランプにおいて好適な実施の形態である自動車前照灯用の高圧放電ランプの放電媒体について説明する。この実施の形態における放電媒体は、金属ハロゲン化物およびキセノンを含み、水銀を本質的に含まない。
【００２７】
金属ハロゲン化物は、発光金属およびランプ電圧形成用金属のハロゲン化物を含んでいる。
【００２８】
発光金属のハロゲン化物は、特段限定されないが、好適にはナトリウムＮａおよびスカンジウムＳｃを主体とするハロゲン化物であり、所望によりインジウムＩｎや希土類金属などのハロゲン化物を添加することができる。なお、インジウムは、発光物質およびランプ電圧形成のいずれにも寄与する。そして、インジウムＩｎの発光は、高圧放電ランプの発光の色度調整用としても作用する。
【００２９】
ランプ電圧形成用金属のハロゲン化物は、蒸気圧が比較的高くてランプ電圧を形成するのに効果的に寄与する金属、例えば亜鉛Ｚｎ、マグネシウムＭｇ、コバルトＣｏ、クロムＣｒ、マンガンＭｎ、アンチモンＳｂ、レニウムＲｅ、ガリウムＧａ、スズＳｎ、鉄Ｆｅ、アルミニウムＡｌ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒおよびハフニウムＨｆのグループから選択された一種または複数種のハロゲン化物を用いることができる。これらの金属ハロゲン化物を選択的に適量封入することにより、ランプ電圧を所要範囲に高めることができる。それにより、メタルハライドランプの電気特性を所望に設定できるので、比較的少ないランプ電流で所要のランプ電力を投入することが可能になる。なお、最適には亜鉛Ｚｎのハロゲン化物である。亜鉛Ｚｎは、蒸気圧が比較的高いとともに、化学的に安全であり、しかも、安価に、かつ、工業的規模で容易に入手することができる物質である。また、亜鉛Ｚｎの発光は、高圧放電ランプの発光色度の調整用としても寄与させることができる。
【００３０】
ハロゲン化物を構成するハロゲンは、反応性に関してハロゲンの中でヨウ素が最も適当であり、少なくとも上記主発光金属は、主としてヨウ化物として封入される。しかし、要すれば、ヨウ化物および臭化物のように異なるハロゲンの化合物を併用することもできる。
【００３１】
キセノンは、上述したように２５℃すなわち室温で１気圧以上の圧力で封入する。また、キセノンは、始動ガスおよび緩衝ガスとして作用するとともに、上記の圧力で封入することにより、点灯直後において発光金属のハロゲン化物の蒸気圧が高くなっていないときに、発光物質としても作用する。なお、所望により、アルゴンまたはクリプトンなどを添加することができる。キセノンの封入圧力は、好ましくは５気圧以上、より好適には８〜１５気圧である。これにより、高圧放電ランプのランプ電圧が高くなり、同一ランプ電流に対してランプ入力を大きくして、光束立ち上がり特性を向上させることができる。光束立ち上がり特性が良好であることは、どのような使用目的であっても好都合であるが、自動車前照灯用の場合には必須要件である。
【００３２】
本実施の形態において、「本質的に水銀を含まない」とは、水銀を全く封入していないだけでなく、気密容器の内容積１ｃｃ当たり２ｍｇ未満、好ましくは１ｍｇ以下の水銀が存在していることを許容するという意味である。しかし、水銀を全く封入しないことは環境上望ましいことである。従来のように水銀蒸気によって放電ランプの電気特性を維持する場合には、短アーク形においては気密容器の内容積１ｃｃ当たり２０〜４０ｍｇ、さらに場合によっては５０ｍｇ以上封入していたことからすれば、本発明は水銀量が実質的に頗る少ないといえる。
【００３３】
＜本発明のその他の構成について＞    以下に示す構成を選択的に付加することにより、高圧放電ランプの性能が向上したり、機能が増加したりする。
【００３４】
１．外管について    外管は、石英ガラスまたはハイシリケートガラスなどからなり、その内部に放電容器の少なくとも主要部をその収納する手段である。そして、外管、発光管から外部へ放射される紫外線を遮断し、機械的に保護し、かつ、発光管の気密容器を手で触れることで人の指紋や脂肪が付いて失透の原因とならないようにしたり、あるいは気密容器を保温したりたりする。また、外管の内部は、その目的に応じて外気に対して気密に封止して外気と同程度または減圧された空気または不活性ガスが封入されていてもよい。さらに、要すれば、外気に連通していてもよい。さらに、外管の外面または内面に所望の配光特性を付与するための遮光膜を配設することもできる。
【００３５】
また、外管を形成する際に、外管の両端を気密容器の両端から管軸方向に延在する封止部およびまたは封止管にガラス溶着などの手段により支持させることができる。
【００３６】
２．口金について  口金は、高圧放電ランプを点灯回路に接続したり、加えて機械的に支持したりするのに機能する。
【００３７】
３．イグナイタについて  イグナイタは、高電圧パルス電圧を発生し、これを高圧放電ランプに印加して、その始動を促進する手段であり、口金の内部に収納するなどにより、高圧放電ランプと一体化することができる。
【００３８】
４．始動補助導体について  始動補助導体は、電極近傍における電界強度を高くして、高圧放電ランプの始動を支援する手段であり、その一端を他方の電極と同電位個所に接続し、他端を一方の電極近傍における気密容器の外面に配設する。
【００３９】
＜本発明の作用について＞    本発明においては、以上説明した構成を具備していることにより、高圧放電ランプの寿命中に封止部のクラックに起因する気密容器のリーク発生が著しく減少する。その理由は詳らかでないが、封着金属箔の端面に凸円弧状部分が形成されていることによって、気密容器内の放電による発熱によって封止部が温度上昇した際に、封着金属箔と石英ガラスの熱膨張差により発生する応力歪が集中しないで分散されるためではないかと推測される。なお、一対の封着金属箔の少なくとも一方が前記の構成を備えていればよいとする理由は、一方だけでも本発明の構成を具備していれば、それなりの効果が得られるからである。しかし、両方の封着金属箔がともに本発明の構成を具備していることは、より一層の効果が得られるので、大変好ましいことである。
【００４０】
また、自動車前照灯用の高圧放電ランプにおいては、安定時のランプ電流の２倍以上の電流が点灯直後に短時間通流されるために、封着金属箔に大きな負担がかかり、温度上昇が大きくなるので、本発明は効果的である。とりわけ、本発明は、点灯直後に通流される電流が安定点灯時のランプ電流の３倍以上で、しかも４秒間程度の間にわたって通流される水銀フリータイプの高圧放電ランプに効果的である。
【００４１】
請求項２の発明の高圧放電ランプは、内容積が０．１ｃｃ以下の放電空間が形成された包囲部および包囲部の両端から延在する一対の封止部を備えた耐火性で透光性の気密容器と；気密容器における一対の封止部の内部に気密に埋設されるとともに、包囲部側の一端に肉薄部を有する一対の封着金属箔と；基端が封着金属箔の一端部に溶接されるとともに、先端が気密容器の放電空間に電極間距離５ｍｍ以下で臨むように放電空間の両端に離間対向して配設された一対の電極と；先端が封着金属箔の他端部に溶接されるとともに基端が気密容器の外部へ導出された一対の電流導入導体と；気密容器の放電空間内に封入された放電媒体と；を具備していることを特徴としている。
【００４２】
本発明は、一対の封着金属箔の少なくとも一方の包囲部側の一端に肉薄部を有するのが特徴的な構成である。上記肉薄部は、封着金属箔の一端における幅方向の全体ないし半分程度にわたり形成されていればよい。また、肉薄部の肉厚は、電極との接合部の肉厚の約４／５程度以下、例えば約１／２０〜約４／５程度であるのがよい。好適には約３／４程度以下、例えば約１／１０〜約３／４である。さらに、肉厚部は、封着金属箔の両面に対して段差を形成しているのが好ましいが、片面に対してのみ段差が形成されているのであってもよい。ただし、片面の場合には、段差が形成されている面が電極に接合しているように構成するのがよい。
【００４３】
また、封着金属箔の肉薄部は、どのような方法で形成してもよいが、例えばプレス型を用いて封着金属箔の一端部をプレス成形することにより形成することができる。
【００４４】
電極は、封着金属箔の薄肉部を除く部位に溶接するようにする。したがって、薄肉部は、電極の溶接に対してフリーになっているし、好ましくは薄肉部と電極との間に僅かな隙間が形成される。
【００４５】
そうして、本発明においては、上記の構成を具備していることにより、封着条件の如何にかかわず封着部におけるクラックに起因するリーク不良が顕著に減少することが分かった。リーク不良が減少する理由は詳らかでないが、一端の端面に形成された肉薄部が点灯に伴う温度上昇時に封着金属箔と石英ガラスとの熱膨張率の違いにより発生する応力歪を分散させるのではないかと考えられる。
【００４６】
また、自動車前照灯用の高圧放電ランプにおいては、安定時のランプ電流の２倍以上の電流が点灯直後に短時間通流されるために、封着金属箔に大きな負担がかかり、温度上昇が大きくなるので、本発明は効果的である。とりわけ、本発明は、点灯直後に通流される電流が安定点灯時のランプ電流の３倍以上で、しかも４秒間程度の間にわたって通流される水銀フリータイプの高圧放電ランプに効果的である。
【００４７】
請求項３の発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された請求項１または２記載の高圧放電ランプと；高圧放電ランプを点灯する点灯回路と；を具備していることを特徴としている。
【００４８】
本発明において、「照明装置」とは、高圧放電ランプを光源とする装置の全てを含む広い概念であり、例えば自動車前照灯、照明器具、信号灯、標識灯、光ファイバー照明装置、光化学反応装置などである。なお、「照明装置本体」とは、照明装置から高圧放電ランプおよび点灯回路を除いた残余の全ての部分を意味する。
【００４９】
点灯回路は、高圧放電ランプを点灯する手段であり、電子化されたものが好適であるが、要すればコイルおよび鉄心を主体とするものであってもよい。また、自動車前照灯用の点灯回路の場合、高圧放電ランプ、例えばメタルハライドランプの点灯直後４秒までの最高入力電力を安定時のランプ電力の２〜４倍、好適には２．５〜４倍とすることにより、光束立ち上がりを自動車前照灯用として必要な範囲内に入るように早くすることができる。なお、希ガスとしてのキセノンの封入圧を５〜１５気圧の範囲でＸ（気圧）とし、メタルハライドランプの点灯直後４秒までの最高入力電力をＡＡ（Ｗ）としたとき、ＡＡが下式を満足するように構成することにより、点灯直後４秒までの光束立ち上がりを早めて自動車用前照灯に必要な前照灯前面の代表点での光度８０００ｃｄを得ることができる。
【００５０】
ＡＡ＞−２．５Ｘ＋１０２．５
上記のようにキセノン封入圧と最高入力電力とが直線的な関係になるのは、蒸気圧の低い放電媒体のみであるから、始動後４秒後の時点ではキセノンの発光が圧倒的になっているからである。キセノンの発光量は、キセノンの封入圧とその時の電力とで決まるので、キセノン圧が低ければ、入力電力を多くすればよい。反対に、キセノン圧が高ければ、入力電力を少なくすればよい。なお、本発明において、高圧放電ランプの点灯は、交流点灯および直流点灯のいずれであってもよい。
また、点灯回路は、所要により無負荷出力電圧を２００Ｖ以下に構成することができる。水銀フリーランプは、一般に水銀入りランプに比較して、ランプ電圧が低いので、点灯回路の無負荷出力電圧を２００Ｖ以下にすることができる。これにより、点灯回路の小形化が可能になる。なおて、水銀入りランプにおいては、４００Ｖ程度の無負荷出力電圧を必要としている。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００５２】
図１ないし図３は、本発明の高圧放電ランプにおける第１の実施の形態としての自動車前照灯用のメタルハライドランプを示し、図１は正面図、図２は底面図、図３は要部拡大背面図である。本実施の形態は、請求項１の発明に対応する。各図において、ＩＴは放電容器すなわち発光管、２、２は一対の封着金属箔、３Ａ、３Ｂは一対の電流導入導体、ＯＴは外管、Ｔは絶縁チューブ、Ｂは口金である。
【００５３】
放電容器ＩＴは、気密容器１および一対の電極１ｂ、１ｂからなる。気密容器１は、中空の紡錘形状に成形された包囲部１ａ、一対の封止部１ａ１および封止管１ａ２を備えている。包囲部１ａは、その内部に細長いほぼ円柱状の放電空間１ｃを有している。一対の封止部１ａ１は、細長くて包囲部１ａの管軸方向の両端からそれぞれ管軸方向に延在している。封止管１ａ２は、図１において下方の封止部１ａ１と一体に形成されていて、口金Ｂ内へ進入している。
【００５４】
一対の電極１ｂ、１ｂは、それぞれの基端が封止部１ａ１に埋設された後述する封着金属箔２の一端部にレーザ溶接されるとともに、中間部が封止部１ａ１に埋設されて緩く支持されることによって所定の位置に配設されて、先端が放電空間１ｃ内へ両端から離間対向して突出している。
【００５５】
一対の封着金属箔２、２は、その全体的を図１に示し、また図３に要部を拡大して示すように、それぞれ厚みが約２０μｍで、一端の端面に凸円弧状部分２ａが形成され、かつ、他端の端面が直線的にカットされている。そして、図示していないが、両側縁がシャープにナイフエッジ化されたモリブデン箔からなり、気密容器１の封止部１ａ１内に気密に埋設されている。
【００５６】
一対の電流導入導体３Ａ、３Ｂは、その先端が気密容器１の両端の封止部１ａ１内において封着金属箔２の他端部に溶接され、その基端側が封止部１ａ１の外部へ導出されている。図１において、放電容器ＩＴから上方へ導出された電流導入導体３Ａは、その中間部が後述する外管ＯＴに沿って折り返され、さらに後述する口金Ｂ内に導入されて、図示しない口金端子の一方に接続している。図１において、放電容器ＩＴからその管軸に沿って下方へ導出された電流導入導体３Ｂは、管軸に沿って延在して口金Ｂ内に導入されて口金端子の他方に接続している。
【００５７】
気密容器１ａ内には、放電媒体として発光金属のハロゲン化物、ランプ電圧形成用金属のハロゲン化物および希ガスが封入されている。発光金属は、ナトリウムＮａおよびスカンジウムＳｃ、ランプ電圧形成用金属は、亜鉛Ｚｎである。
【００５８】
外管ＯＴは、紫外線カット性能を備えており、内部に放電容器ＩＴを収納していて、先端側の縮径部４が放電容器ＩＴの封止部１ａ１の図１および図２に示す位置にガラス溶着している。また、他方の縮径部（図示しない。）は、封止管１ａ２にガラス溶着して支持されている。しかし、外管ＯＴの内部は気密ではなく、外気に連通している。
【００５９】
絶縁チューブＴは、図２に示すように、電流導入導体３Ａを被覆している。
【００６０】
口金Ｂは、自動車前照灯用として規格化されているもので、放電容器ＩＴおよび外管ＯＴを中心軸に沿って植立して支持していて、自動車前照灯の背面に着脱可能に装着されるように構成されている。また、口金Ｂは、その前面から管軸方向に突出して外管ＯＴの基端部を包持する支持バンド４を備えている。
【実施例１】
図１ないし図３に示す第１の実施の形態において、以下のとおりである。
【００６１】
放電容器ＩＴ
気密容器１ａ：石英ガラス製、内容積０．０２５ｃｃ、最大内径２．４ｍｍ
電極１ｂ    ：タングステン製、直径０．２５ｍｍ、電極間距離４．２ｍｍ
封着金属２  ：幅１．５ｍｍ、一端の凸円弧状部分の半径２．５ｍｍ
放電媒体
金属ハロゲン化物：ＳｃＩ３−ＮａＩ−ＺｎＩ２＝０．３ｍｇ
キセノンＸｅ：１０気圧
外管ＯＴ      ：外径９ｍｍ、内径７ｍｍ、内部雰囲気；大気圧（大気）
点灯直後投入電力：８５Ｗ
点灯直後投入電流：２．８Ａ
安定時ランプ電圧：４２Ｖ
安定時ランプ電流：０．８Ａ
安定時ランプ電力：３５Ｗ
次に、表１を参照して本発明（第１の実施の形態）において封着金属箔の一端に形成される凸円弧状部分の形状とランプ製造後の封着金属箔の端部に係るクラックの発生との関係について調査した結果を比較例のそれとともに説明する。なお、表１は、第１行が左から「封着条件」、「本発明の封着金属箔の凸円弧状部分の曲率半径ｒ」および「比較例」を示し、第２行が「本発明の封着金属箔の凸円弧状部分の曲率半径ｒ」が左から「１Ｓ」、「２Ｓ」および「３Ｓ」を示し、さらにその右に「比較例」の形状が「直線」であることを示している。そして、第３行が封着条件Ａの場合、第４行が封着条件Ｂの場合、第５行が封着条件Ｃの場合、のそれぞれクラック発生率（％）を示している。
【００６２】
そうして、表１において、発生したクラックの全てが寿命中にリークへと進行するものではないが、寿命中にリークが発生するものの中で封着金属箔のクラックが進行したと思われるものが含まれている。それゆえ、ランプ製造後の封着金属箔の端部に係るクラックをなくさねばならない。なお、表中％記号が付された数値は、クラック発生率を示している。記号Ｓは、封着金属箔の幅寸法を示す。封着条件は、加熱温度、ピンシール時の押圧力およびピンチ金型の形状の組み合わせがそれぞれＡ、Ｂ、Ｃと異なっている異を示している。比較例は、封着部の一端の端面が直線状をなしている以外本発明と同一仕様である。
【００６３】
【表１】
2005019297.tif 000003
表１から理解できるように、本発明によれば、従来構造の比較例に比較して、クラック発生率が顕著に低減していることから、クラックに起因するリークが効果的に防止されることが分かる。なお、表１に示していないが、凸円弧状部分の曲率半径ｒが０．５Ｓ以上で、しかも表１における２Ｓ以下のときに好ましい結果が得られた。
【００６４】
図４は、本発明の高圧放電ランプにおける第２の実施の形態としての自動車前照灯用のメタルハライドランプを示すの拡大要部底面図である。本実施の形態は、請求項２の発明に対応する。
【００６５】
すなわち、一対の封着金属箔２のそれぞれにおいて、気密容器１の包囲部１ａ側の一端に肉薄部２ｂを形成している。
【実施例２】
本実施例は、図４に示す第２の実施の形態におけるものであり、封着金属箔２が、実施例１における凸円弧状部分２ａに代えて、封着金属箔の肉厚２０μｍの１／３の肉薄部２ｂが一端に形成されている以外は実施例１と同じである。
【００６６】
次に、表２を参照して本発明（第２の実施の形態）において封着金属箔の一端に形成される肉薄部２ｂの肉厚とランプ製造後の封着金属箔２の端部に係るクラックの発生との関係について調査した結果を比較例のそれとともに説明する。なお、クラックとリークの関係の説明、表中％記号が付された数値がクラック発生率を示していること、および封着条件については、表１において説明したのと同様である。また、記号Ｔは封着金属箔２の肉厚を示す。比較例は、肉薄部２ｂがない構造すなわち封着金属箔の全体が肉厚Ｔである以外本発明と同一仕様である。
【００６７】
【表２】
2005019297.tif 000004
表１から理解できるように、本発明によれば、従来構造の比較例に比較して、クラック発生率が顕著に低減していることから、クラックに起因するリークが効果的に防止されることが分かる。
【００６８】
図５および図６は、本発明の照明装置における一実施の形態としての自動車用前照灯装置を示し、図５は装置全体の背面斜視図、図６は点灯回路の回路図である。各図において、自動車用前照灯装置ＨＬは、自動車用前照灯装置本体２１、メタルハライドランプＨＰＤＬおよび２つの点灯回路ＯＬにより構成されている。
【００６９】
自動車用前照灯装置本体２１は、前面透過パネル２１ａ、リフレクタ２１ｂ、２１ｃ、ランプソケット２１ｄおよび取付部２１ｅなどから構成されている。前面レンズ２１ａは、自動車の外面と合わせた形状をなし、所要の光学的手段たとえばプリズムを備えている。リフレクタ２１ｂ、２１ｃは、各メタルハライドランプＨＰＤＬごとに配設されていて、それぞれに要求される配光特性を得るように構成されている。ランプソケット２１ｄは、点灯回路ＯＣの出力端に接続し、メタルハライドランプＨＰＤＬの口金２１ｄに装着される。取付部２１ｅは、自動車用前照灯装置本体２１を自動車の所定の位置に取り付けるための手段である。
【００７０】
メタルハライドランプＨＰＤＬは、図１に示す構造を備えている。ランプソケット２１ｄは、口金に装着されて接続する。そうして、２灯のメタルハライドランプＫＰＤＬが自動車用前照灯装置本体２１に装着されて、４灯式の自動車用前照灯装置が構成される。各メタルハライドランプＨＰＤＬの発光部は、自動車用前照灯装置本体２１のリフレクタ２１ｂ、２１ｃの焦点にほぼ位置する。
【００７１】
２つの点灯回路ＯＬは、それぞれ後述する回路構成を備えていて、金属製容器２２内に収納されているとともに、メタルハライドランプＨＰＤＬを付勢して点灯させる。
【００７２】
点灯回路ＯＬは、図６に示すように、直流電源１１、チョッパ１２、制御手段１３、ランプ電流検出手段１４、ランプ電圧検出手段１５、イグナイタ１６、メタルハライドランプＨＰＤＬ、フルブリッジインバータ１７により構成されていて、メタルハライドランプＨＰＤＬを交流点灯する。
【００７３】
直流電源１１は、後述するチョッパ１２に対して直流電源を供給する手段であって、バッテリーまたは整流化直流電源が用いられる。自動車の場合には、一般的にバッテリーが用いられる。しかし、交流を整流する整流化直流電源であってもよい。必要に応じて電解コンデンサ１１ａを並列接続して平滑化を行う。
【００７４】
チョッパ１２は、直流電圧を所要値の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣ変換回路であって、後述するフルブリッジインバータ１７を介してメタルハライドランプＨＰＤＬを所要に制御する。直流電源電圧が低い場合には、昇圧チョッパを用い、反対に高い場合には降圧チョッパを用いる。
【００７５】
制御手段１３は、チョッパ１２を制御する。たとえば、点灯直後にはメタルハライドランプＨＰＤＬに定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流をチョッパ２２からフルブリッジインバータ１７を経由して流し、その後時間の経過とともに徐々にランプ電流を絞っていき、やがて定格ランプ電流にするように制御する。また、制御手段１３は、ランプ電流とランプ電圧と相当するそれぞれの検出信号が後述するように帰還入力されることにより、定電力制御信号を発生して、チョッパ２２を定電力制御する。さらに、制御手段１３は、時間的な制御パターンが予め組み込まれたマイコンが内蔵されていて、点灯直後には定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流をメタルハライドランプＨＰＤＬに流し、時間の経過とともにランプ電流を絞るようにチョッパ１２を制御するように構成されている。
【００７６】
ランプ電流検出手段１４は、フルブリッジインバータ１７を介してランプと直列に挿入されていて、ランプ電流に相当する電流を検出して制御手段１３に制御入力する。
【００７７】
ランプ電圧検出手段１５は、同様にフルブリッジインバータ１７を介してメタルハライドランプＨＰＤＬと並列的に接続されていて、ランプ電圧に相当する電圧を検出して制御手段２３に制御入力する。
【００７８】
イグナイタ１６は、フルブリッジインバータ１７とメタルハライドランプＨＰＤＬとの間に介在していて、始動時に約２０ｋＶ程度の始動パルス電圧をメタルハライドランプＨＰＤＬに供給できるように構成されている。
【００７９】
フルブリッジインバータ１７は、４つのＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４からなるブリッジ回路、ブリッジ回路１７ａのＭＯＳＦＥＴＱ１およびＱ３と、Ｑ２およびＱ４とを交互にスイッチングさせるゲートドライブ回路２８ｂおよび極性反転回路ＩＮＶから構成されていて、チョッパ１２からの直流電圧を上記スイッチングにより矩形波の低周波交流電圧に変換して、メタルハライドランプＨＰＤＬに印加して、メタルハライドランプＨＰＤＬを低周波交流点灯させる。
【００８０】
そうして、点灯回路ＯＣを用いてメタルハライドランプＨＰＤＬを矩形波の低周波交流で点灯すると、点灯直後から所要の光束を発生する。これにより、自動車用前照灯として必要な電源投入後１秒後に定格に対して光束２５％、４秒後に光束８０％の点灯を実現することができる。
【００８１】
【発明の効果】
請求項１によれば、一対の封着金属箔の少なくとも一方において包囲部側に位置する一端の端面に凸円弧状部分が形成されていることにより、封止部に生じるクラックによる気密容器のリーク不良を防止するとともに、製造条件の設定が容易で、かつ、コストアップが少ない高圧放電ランプを提供することができる。
【００８２】
請求項２によれば、一対の封着金属箔の少なくとも一方において包囲部側の一端に肉薄部を有することにより、封止部に生じるクラックによる気密容器のリーク不良を防止するとともに、製造条件の設定が容易で、かつ、コストアップが少ない高圧放電ランプを提供することができる。
【００８３】
請求項３によれば、請求項１および２の効果を有する照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧放電ランプにおける第１の実施の形態としての自動車前照灯用のメタルハライドランプを示す正面図
【図２】同じく底面図
【図３】同じく拡大要部正面図
【図４】本発明の高圧放電ランプにおける第２の実施の形態としての自動車前照灯用のメタルハライドランプを示すの拡大要部底面図
【図５】本発明の照明装置における一実施の形態としての自動車用前照灯装置を示す装置全体の背面斜視図
【図６】同じく点灯回路の回路図
【符号の説明】
１…気密容器、１ａ…包囲部、１ａ１…封止部、１ｂ…電極、２…封着金属箔、２ａ…凸円弧状部分、ＩＴ…放電容器
【図１】
2005019297.tif 000005
【図２】
2005019297.tif 000006
【図３】
2005019297.tif 000007
【図４】
2005019297.tif 000008
【図５】
2005019297.tif 000009
【図６】
2005019297.tif 000010